瓦斯压力对煤岩三点弯曲断裂特性的影响研究

该研究论文《不同瓦斯压力下煤岩三点弯曲断裂特性研究》由殷志强、谢广祥、胡祖祥等人于2016年发表在《煤炭学报》上，重点关注的是含瓦斯煤在不同气体压力条件下的力学性能。研究采用了中心直裂纹的半圆盘三点弯曲试样作为实验对象，这种测试方法有助于揭示煤岩在承受应力时的断裂行为。 实验的关键发现包括：在瓦斯存在的情况下，随着瓦斯压力的提升，含瓦斯煤的I型断裂韧度——衡量材料抵抗断裂的能力——呈现出下降趋势。同时，断裂过程中消耗的能量也相应减少。这表明随着气体压力的增大，煤体的抗断裂能力减弱，能量释放效率降低。 值得注意的是，随着瓦斯压力从0 MPa增加到1.5 MPa，裂纹初始扩展速度有显著提升，从78 m/s增长到了239 m/s。然而，当裂纹长度增加时，扩展速度明显减慢，这意味着裂纹发展并不是线性的，而是受到长度影响，显示出复杂动态行为。 研究者利用数字散斑技术对实验过程进行了细致的观察和分析，能够清晰地描绘出试样表面的变形情况以及裂纹扩展的过程，并成功地识别出裂纹扩展前的损伤区域。这种技术对于理解煤岩在高瓦斯压力环境下的断裂路径和预兆至关重要。 这项研究提供了关于含瓦斯煤在不同瓦斯压力下断裂行为的重要数据，对煤炭开采中的安全评估和灾害预防具有实际意义。通过这些发现，可以优化采掘策略，减少因煤岩断裂引发的事故风险，提升矿山作业的稳定性。